混凝土結(jié)構(gòu)耐久性電化學方法：防護、修復、提升和控制

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 問題的提出 3
1.1.1 耐久性問題的重要性 3
1.1.2 耐久性問題的成因 4
1.1.3 耐久性的劣化階段 6
1.1.4 耐久性問題的解決方案 9
1.2 傳統(tǒng)的耐久性防護與修補 9
1.2.1 表面涂層法 10
1.2.2 阻銹劑法 10
1.2.3 修補方法 11
1.3 傳統(tǒng)的耐久性電化學技術(shù) 12
1.3.1 陰極保護技術(shù) 12
1.3.2 電化學除鹽 13
1.3.3 鋼筋阻銹劑與電滲阻銹 14
1.4 電化學方法的技術(shù)標準 17
1.5 本書的目的 18
參考文獻 19
第2章 混凝土內(nèi)部的離子傳輸 23
2.1 多離子傳輸模型 25
2.1.1 基本方程 25
2.1.2 電勢場條件 26
2.1.3 電勢場條件的模擬分析 27
2.1.4 實驗驗證 34
2.2 物質(zhì)反應(yīng)影響 36
2.2.1 析氫與耗氧反應(yīng) 36
2.2.2 離子結(jié)合效應(yīng) 37
2.2.3 離子分布影響 40
2.3 孔隙演變影響 42
2.3.1 孔隙率實驗 42
2.3.2 孔隙率變化模型 44
2.3.3 對離子傳輸?shù)挠绊?45
2.4 環(huán)境溫度影響 49
2.4.1 環(huán)境溫度效應(yīng) 49
2.4.2 氯離子的結(jié)合效應(yīng) 50
2.5 鋼筋分布影響 52
參考文獻 54
第3章 雙向電遷移的電化學作用 57
3.1 基本原理 59
3.1.1 離子電遷移的基本理論 59
3.1.2 雙向電遷移的基本原理 60
3.2 電遷移型阻銹劑 61
3.2.1 阻銹劑的種類 62
3.2.2 胺類阻銹劑的初選 63
3.2.3 胺類阻銹劑的阻銹原理 65
3.3 鋼筋的氫脆 66
3.3.1 氫脆現(xiàn)象 66
3.3.2 氫脆理論 67
3.3.3 氫脆分類 69
3.3.4 氫脆的防止措施 69
3.3.5 析氫控制機理 70
3.3.6 鋼筋氫脆評價方法 72
3.4 臨界極化電流密度 72
3.4.1 測定程序 72
3.4.2 穩(wěn)態(tài)臨界析氫電流密度 73
3.4.3 非穩(wěn)態(tài)下析氫電流密度 74
3.5 納米粒子電遷移原理 75
3.5.1 電動納米修復 75
3.5.2 對微觀結(jié)構(gòu)的影響 76
3.5.3 對元素組成的影響 77
3.5.4 對孔隙率的影響 78
3.5.5 效果評價 79
參考文獻 80
第4章 電化學的防護技術(shù) 83
4.1 陰極保護原理 85
4.1.1 基本原理 85
4.1.2 適用條件 86
4.1.3 分類 87
4.2 外加電流陰極保護 88
4.2.1 主要特點 88
4.2.2 系統(tǒng)的組成 88
4.2.3 系統(tǒng)設(shè)計 90
4.2.4 國內(nèi)外技術(shù)規(guī)范的對比 96
4.3 犧牲陽極陰極保護 97
4.3.1 主要特點 97
4.3.2 材料性能 97
4.3.3 系統(tǒng)設(shè)計 100
4.3.4 國內(nèi)外技術(shù)規(guī)范的對比 101
4.4 工程案例 102
4.4.1 工程概況 102
4.4.2 設(shè)計依據(jù)及技術(shù)要求 102
4.4.3 系統(tǒng)組成 102
4.4.4 系統(tǒng)分區(qū) 103
4.4.5 RECON 控制系統(tǒng) 103
4.4.6 系統(tǒng)安裝 105
4.4.7 系統(tǒng)測試 105
參考文獻 106
第5章 電化學的修復技術(shù) 109
5.1 修復前的技術(shù)準備 111
5.2 技術(shù)的特點和局限性 112
5.3 電化學除氯技術(shù) 113
5.3.1 基本原理 113
5.3.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 114
5.3.3 適用范圍 114
5.4 電化學再堿化技術(shù) 115
5.4.1 基本原理 115
5.4.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 116
5.4.3 適用范圍 116
5.5 電沉積技術(shù) 117
5.5.1 基本原理 117
5.5.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 117
5.5.3 適用范圍 118
5.6 雙向電遷移技術(shù) 119
5.6.1 基本原理 119
5.6.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 120
5.6.3 適用范圍 120
5.7 應(yīng)用案例 121
參考文獻 131
第6章 電化學的提升技術(shù) 133
6.1 電化學提升效果評價方法 135
6.1.1 鋼筋提升效果評價方法 135
6.1.2 混凝土提升效果評價方法 136
6.2 鋼筋和混凝土性能提升 136
6.2.1 鋼筋耐蝕性能提升 136
6.2.2 混凝土堿度提升 138
6.2.3 混凝土孔結(jié)構(gòu)提升 143
6.2.4 基于納米電遷的混凝土性能增強 146
6.3 混凝土構(gòu)件性能的提升 149
6.3.1 鋼筋網(wǎng)布置下的離子分布規(guī)律 150
6.3.2 鋼筋網(wǎng)布置下的鋼筋極化特征 155
6.4 結(jié)構(gòu)性能與壽命的提升 157
6.4.1 氯鹽侵蝕結(jié)構(gòu)性能與壽命提升 157
6.4.2 鋼筋脫鈍結(jié)構(gòu)性能與壽命提升 163
6.4.3 鋼筋初銹結(jié)構(gòu)性能與壽命提升 168
6.4.4 開裂混凝土結(jié)構(gòu)性能與壽命提升 174
參考文獻 184
第7章 電化學的控制技術(shù) 185
7.1 鋼筋氫脆抑制機理 187
7.1.1 阻銹劑的氫脆抑制機理 187
7.1.2 阻銹劑的氫脆抑制效果 190
7.2 鋼筋變形性能控制 194
7.2.1 基于析氫反應(yīng)的電化學參數(shù)控制 194
7.2.2 基于氫脆指標控制的雙向電遷移試驗 197
7.3 構(gòu)件性能控制 203
7.3.1 構(gòu)件靜力性能的控制 203
7.3.2 構(gòu)件疲勞性能的控制 210
7.4 劣化過程控制 219
7.4.1 氯離子濃度監(jiān)測 220
7.4.2 鋼筋銹蝕電化學監(jiān)測 223
7.4.3 混凝土銹脹開裂監(jiān)測 230
7.5 失效壽命控制 237
7.5.1 臨界氯離子濃度識別 237
7.5.2 鋼筋脫鈍識別 250
參考文獻 254
第8章 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的電化學方法 257
8.1 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的電化學問題 259
8.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性 259
8.1.2 預(yù)應(yīng)力筋氫脆敏感性高的成因 259
8.1.3 電化學修復參數(shù)對預(yù)應(yīng)力筋氫脆敏感性的影響 260
8.2 預(yù)應(yīng)力筋的電化學效應(yīng) 261
8.2.1 試驗設(shè)計 261
8.2.2 不同通電時間對預(yù)應(yīng)力筋氫脆的作用效應(yīng) 263
8.2.3 不同電流密度對預(yù)應(yīng)力筋氫脆的作用效應(yīng) 267
8.2.4 不同電解質(zhì)溶液對預(yù)應(yīng)力筋氫脆的作用效應(yīng) 272
8.3 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的電化學提升控制 274
8.3.1 試驗設(shè)計 275
8.3.2 應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征 275
8.3.3 斷裂能比控制 277
8.3.4 電化學提升控制建議 278
參考文獻 278
第9章 工程應(yīng)用 281
9.1 橋梁工程運營期的預(yù)防性維護 283
9.1.1 工程背景 283
9.1.2 實施過程 284
9.1.3 應(yīng)用效果 286
9.2 橋梁工程施工期缺陷治理 289
9.2.1 工程背景 290
9.2.2 實施過程 291
9.2.3 應(yīng)用效果 292
9.3 房屋建筑施工期缺陷治理 293
9.3.1 工程背景 293
9.3.2 實施過程 295
9.3.3 應(yīng)用效果 298
9.4 “海砂屋”的防治與提升 301
9.4.1 工程背景 301
9.4.2 實施過程 302
9.4.3 實施效果 304
參考文獻 305
附錄一 在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性電化學方面作者指導的研究生學位論文(2012～2020年) 307
附錄二 作者在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性電化學領(lǐng)域發(fā)表的論文(2010～2020年) 308
索引 312
后記 314
CONTENTS
Preface
1 Introduction 1
1.1 Statement of Problem 3
1.1.1 Importance of Durability 3
1.1.2 Cause of Durability Problem 4
1.1.3 Deterioration of Durability 6
1.1.4 Solution to Problem of Durability 9
1.2 Protection and Repair on Traditional Durability 9
1.2.1 Surface Coating Method 10
1.2.2 Rust Inhibitor Method 10
1.2.3 Repair Technology 11
1.3 Traditional Electrochemical Techniques for Durability 12
1.3.1 Cathodic Protection Technology 12
1.3.2 Electrochemical Desalination 13
1.3.3 Steel Bar Rust Inhibitor and Electroosmosis Rust Inhibitor 14
1.4 Technical Standards for Electrochemical Methods 17
1.5 Purpose of This Book 18
Reference 19
2 Ion Transport in Concrete 23
2.1 Multi-Ion Transport Model 25
2.1.1 Fundamental Equation 25
2.1.2 Condition of Potential Field 26
2.1.3 Simulation Analysis for Condition of Potential field 27
2.1.4 Experimental Verification 34
2.2 Influence of Material Reaction 36
2.2.1 Hydrogen and Oxygen-Consumption Reaction 36
2.2.2 Effect of Ionic Bond 37
2.2.3 Influence of Ion Distribution 40
2.3 Influence of Pore Evolution 42
2.3.1 Porosity Experiment 42
2.3.2 Model of Porosity Change 44
2.3.3 Influence for Ion Transport 45
2.4 Influence of Ambient Temperature 49
2.4.1 Environmen